CNC プラスチック加工をマスターする:優れた結果を得るための 4 つの重要なヒント

世界中の企業が CNC 加工を使用して、セラミック、木材、複合材料などのさまざまな素材から高品質のコンポーネントを製造しています。金属とプラスチックは大量生産において最前線にあり、金属はより幅広い機械加工が可能です。機械工は、速度、送り、工具などを調整することで、金属の問題に巧みに取り組むことができます。

ただし、プラスチックには明らかな課題があります。鋼、真鍮、アルミニウム、チタンに有効な方法でも、同じ結果を得るのは困難です。その結果、仕上がりが標準以下になり、寸法が不正確になり、多数の部品が不合格になる原因となります。

プラスチック加工特有の複雑さとよくある落とし穴を理解することが重要です。この記事では、プラスチック CNC 加工をマスターするための重要な洞察を示します。これらの専門家のヒントを取り入れることで、プラスチック加工の取り組みの品質を向上させることができます。

プラスチック加工の課題

一般的に、プラスチックを扱う際に機械工が直面する 2 つの最大の課題は、表面仕上げの不良と寸法変化です。工具のビビリ、こすれ、または切りくずの形成不良により、プラスチック表面にえぐれや傷が発生し、表面仕上げに影響を与える可能性があります。

加工中にプラスチックの圧縮または膨張を引き起こす原因となるものはすべて、加工後に部品が元の形状に戻るときに精度の許容差を満たす機械加工者の能力に影響を与える可能性があります。

プラスチックの CNC 加工時に発生する品質問題のほとんどは、次の 1 つ以上の原因に起因します。

• 切りくず形成不良 ：柔らかいプラスチックは、切りくずを形成するのではなく、切削工具の周りに「流れる」傾向がある可能性があります。濡れた粘土に指を押し込むのと同じように、プラスチックは壊れるのではなく、切削工具の周囲で変形するだけです。一方、より硬いプラスチックは予期せぬ破損が発生する可能性があり、特にエッジ付近で大きな塊が割れて小さな空洞が残る可能性があります。
• クランプによる変形 ：クランプ時にプラスチック部品に加わる応力により、プラスチック部品が弾性変形する可能性があります。パーツが機械加工され、クランプが解除された後、クランプされた部分が元の形状に戻ると、プラスチック パーツが公差を超える可能性があります。
• 切りくず排出不良 :プラスチックの切り粉は、切削領域からすぐに取り除かないと、穴あけ工具やフライス工具の溝に「付着」する可能性があります。切りくずの排出が不十分だと切削効率が低下し、摩擦が発生して周囲のプラスチックの温度が急速に上昇します。
• 熱たわみ温度 :多くのプラスチックは熱たわみ温度が低いため、劇的に柔らかくなる可能性があります。さらに、クランプ、切断、さらには重力による力に応じて簡単に変形します。
• 熱膨張 :ポリマーの熱膨張は一般的に機械加工された金属よりもはるかに大きく、過熱すると膨張し、その後収縮するため、公差要件を満たさない可能性があります。
• 化学反応性 :ポリマーが異なれば、溶媒の影響を受けやすいため、ポリマーが溶解したり、単に膨潤したりする可能性があります。機械工場は、作業しているポリマーの周囲でどのような化学物質が使用できるかを認識する必要があります。
• 水分の吸収と保持 :化学反応と同様に、プラスチックによっては多量の水分を吸収して膨張することがあります。一部のプラスチックは、空気中の湿度によっても許容範囲を超えて膨張する可能性があります。
• 透明性 :アクリル、ABS、ポリカーボネートなどの透明ポリマーは、加工によって粗い表面仕上げが残ると、曇ったり色褪せたりすることがあります。ポリマーによっては、紫外線にさらされると劣化しやすいものもあります。

一部のプラスチックは他のプラスチックよりも加工中に特定の問題の影響を受けやすいことに注意することが重要です。あるプラスチックは保湿率が高く、別のプラスチックは過熱しやすい場合があります。プラスチックによっては、過熱すると有毒なフュームが発生する場合もあります。このため、用途に適したプラスチックを選択することが重要になります。

プラスチックを精密加工するための 4 つのヒント

プラスチック コンポーネントを CNC 加工するときに発生する最も一般的な品質問題を克服するには、機械工はこれらの専門家のヒントを考慮する必要があります。

#1 – クランプ力を最小限に抑える

金属には詳しいがプラスチックには詳しくない多くの機械工は、加工中の動きを防ぐために部品を過剰に圧縮する傾向があります。オーバークランプにより、クランプが行われたプラスチックに圧痕が形成されたり、材料に応力が生じて材料がさまざまな方向に膨張したり変形したりする可能性があります。また、加工中に十分な材料が除去されると、パーツ全体が弱くなり、クランプ応力によってさらに変形する可能性もあります。

クランプ力を最小限に抑えるには、部品を固定するために必要な力を絶対に最小限に抑えてください。また、デルリン プラスチックを加工するために Titans of CNC Machineing が開発したこの治具のように、プラスチック ワークピースが受ける応力の量を最小限に抑える治具の開発を検討することもできます。

#2 – 適切な切削工具を使用する

鈍い工具、不適切な角度の刃先、さらには溝の設計もすべて、切削効率に影響を与える可能性があります。適切な切削工具を使用することで、高品質の表面仕上げを伴う高速で効率的な切削と、プラスチックの表面に傷やえぐれが残る低速切削の違いが生じます。

間違った工具を使用すると、切断箇所に切りくずが蓄積する可能性があります。これにより摩擦が発生し、切削工具の周囲に急速な熱の蓄積が生じる可能性があります。最適な切削工具を選択するには、特定のポリマーに対して最良の結果を見つけるために、ある程度の研究と実験が必要になる場合があります。

#3 – 涼しく過ごす

過度の熱の蓄積はプラスチックに多くの品質問題を引き起こし、部品の不合格につながる可能性があります。これは、部品を冷却しておくことが不可欠であることを意味します。前述したように、間違った切削工具を使用し、切削箇所に切りくずが蓄積すると、急激な加熱が発生する可能性があります。プラスチックの場合、長々と熱が蓄積するよりも、すばやく切断して切断場所から離れたほうが良い場合があります。

一般に、プラスチックと工具を冷却しながら、プラスチックの切りくずを素早く洗い流すには、高圧の冷却剤を 2 回以上噴射するだけで十分です。

#4 – 資料を知る

残念ながら、それぞれのプラスチックは他のプラスチックとは大きく異なる動作をする可能性があります。ある種類のプラスチックではうまく機能する切断パラメータと工具でも、別のプラスチックでは表面仕上げが粗くなり、寸法の一貫性が低下する可能性があります。機械工は、速度を上げることでプラスチックの工具のビビリを抑える必要がある場合もありますが、速度を下げる方がより良い結果が得られる場合もあります。

精密機械加工のプラスチック部品を一貫して製造するには、機械工はその特定のプラスチックを研究および実験して、機械加工に対してプラスチックがどのように反応するかを理解する必要があります。たとえば、Titans of CNC Machineing の YouTube チャンネルでは、いくつかの一般的な種類のプラスチック機械加工を扱うための便利なテクニックが多数提供されています。

Gensun によるプラスチック CNC 加工

この記事で紹介するヒントは、プラスチックの加工によってもたらされる課題を克服するために知っておくべきことをすべて網羅しているわけではありません。すべてのポリマーはさまざまな要因に敏感であり、高品質の結果を生み出すには専門的な経験が必要です。

幸いなことに、Gensun の機械工やエンジニアは、幅広い種類の金属とプラスチックを含む幅広い材料を扱った経験があります。当社は最高品質の CNC 加工サービスを提供し、予定通り、予算内で部品を製造できるようサポートします。